베서머 법
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1. 개요
베서머 법은 19세기 중반 헨리 베서머가 개발한 강철 제조 공정으로, 대량 생산과 경제성을 통해 산업 혁명에 크게 기여했다. 이 공법은 용융된 선철에 고압의 공기를 불어넣어 불순물을 제거하는 방식으로, 10~20분 안에 강철을 생산할 수 있게 했다. 베서머 법은 강철 생산 비용을 획기적으로 낮추어 철도, 교량, 마천루 등 다양한 산업 분야의 발전을 이끌었지만, 질소 취성 문제와 인 제거의 어려움, 그리고 전로 제강법의 등장으로 인해 쇠퇴했다.
2. 역사
역사학자 로버트 하트웰에 따르면, 11세기 중국의 송나라에서 주철에 비교적 낮은 온도로 단조를 반복하여 부분적으로 탈탄하는 제법을 고안했다고 한다[40]。역사학자 조셉 니덤 등은 이것이 베세머 제강법의 선구라고 보고 있다. 이 제법은 학자이자 정치가였던 심괄 (1031년 - 1095년)이 1075년에 자저우를 방문했을 때 기록했다[40]。하트웰은 11세기에 철 생산지로 알려진 허난성과 허베이성의 경계 부근에서 이 제법이 생겨났다고 추정하고 있다[40]。
1740년, 벤자민 헌츠먼이 셰필드 근교의 핸즈워스에서 도가니 강철의 제법을 개발했다. 이로 인해 강철의 생산량과 품질이 대폭 향상되었다.
헨리 베세머는 자서전의 10장과 11장에서 이 발명의 기원을 설명하고 있다. 이에 따르면 크림 전쟁의 발발로 영국의 산업계와 발명가들은 군사 기술에 관심을 가지게 되었고, 베세머 자신도 포탄에 홈을 내는 방법을 고안하여, 총포의 총신 내에 강선을 새기지 않고도 포탄이 회전하며 발사되도록 했다. 그는 1854년에 이 기술의 특허를 취득하고, 프랑스 정부와 공동으로 실제 개발에 착수했다. 프랑스에서의 평가도 좋았지만, 베세머는 클로드 에티엔 미니에(프랑스 육군 장교)와 대화하면서, 무겁고 큰 회전하는 발사체를 방해하는 것은 총포 자체의 강도이며, 특히 "(미니에는) 30파운드 포탄을 주철제 12파운드 포로 발사하는 것은 안전하지 않다고 생각했다. 그가 실제로 한 질문은, 그렇게 무거운 발사체를 견딜 수 있는 총포를 만들 수 있는가? 라는 것이었다"라고 적고 있다. 이를 계기로, 베세머는 강철에 대해 생각하게 되었다. 당시 강철의 제조는 어렵고 비용이 많이 들어, 결국 칼이나 도구 등에만 강철을 사용했다. 1855년 1월, 베세머는 대포를 위해 강철을 대량 생산하는 제법 연구를 시작했고, 10월에는 베서머법에 관한 첫 번째 특허를 신청했다.
베서머의 자서전에 따르면, 그는 먼저 일반적인 반사로를 사용했다. 시험 중 선철 덩어리가 국자 옆으로 떨어져, 용광로의 열기를 받았다. 베서머가 그것을 국자로 되돌리려 했을 때, 선철 덩어리의 표면이 강철로 덮여 있다는 것을 깨달았다. 즉, 용광로의 열기만으로 선철 덩어리 표면이 강철로 변했던 것이다. 이 중요한 발견으로, 베세머는 용광로를 완전히 재설계하여, 용융 선철에 특수한 공기 펌프로 고압의 공기를 불어넣도록 했다. 직관적으로는, 차가운 공기를 불어넣으면 철이 식을 것 같지만, 실제로는 산소가 공급됨으로써 규소와 탄소가 산화되어 열을 발생시키고, 주변의 용융 선철까지 고온으로 유지하는 것을 알게 되었다.
베서머는 5개의 제철업자에게 총 27,000파운드로 특허 사용권을 부여했지만, 그들은 베서머가 약속한 품질의 강철을 생산할 수 없었고, 나중에 32,500파운드로 특허 사용권을 되사게 되었다[41]。베서머는 문제가 철이 함유한 불순물 때문이라는 것을 깨닫고, 공기의 흐름을 적절한 시점까지 멈추지 않음으로써 해결한다고 결론을 내렸다. 그렇게 하면, 불순물도 연소하고, 적절한 양의 탄소만 남는다고 생각했다. 그러나, 아무리 시험을 반복해도 답을 찾을 수 없었다[42]。
단순하고 훌륭한 해결책을 발견한 것은 으로, 그는 딘의 숲에서 수천 번에 걸친 과학적 실험을 반복했다. 그의 제법은, 먼저 "모든" 불순물과 탄소를 빠르게 연소시키고, 거기에 정확한 양의 스피겔을 투입하여 탄소와 망간을 더하는 것이다. 그것으로 최종적인 품질이 향상되고 가단성이 증대된다. 즉 고온에서의 가공이 쉬워지고, 용도가 비약적으로 넓어졌다[43][44]。
미국에서 최초로 베서머법을 채택한 제강 공장은 1855년, 디트로이트에서 14마일 남쪽으로 떨어진 디트로이트 강변에 있는 와이앤도트에 건설되었다. 디트로이트는 오대호에 면해 있으며, 미시간주 북부, 위스콘신주, 미네소타주에는 철광석 광산이 있다는 점 때문에 북미의 제강 거점이 되었다. 그리고, 제강이 성행했기 때문에 자동차 산업도 발달하게 되었다.
2. 1. 베서머 법 이전의 제강 기술
베서머 법이 고안되기 이전, 영국에는 선철에서 탄소를 제거하는 실용적인 방법이 없었다. 강은 스웨덴에서 수입한 탄소를 거의 함유하지 않는 연철에 탄소를 첨가하는 방식으로 생산되었다. 이 제조법은 시멘테이션법(cementation process)이라고 불렸으며, 암석으로 만들어진 상자에 연철 막대와 숯을 넣어 일주일 정도 가열하는 방식이었다. 이렇게 생성된 강철은 '삼탄강'(blister steel)이라고 불렸으며, 1톤의 철강을 만들기 위해 3톤의 코크스를 사용해야 했다. 이 강철은 1톤 당 50에서 60 파운드에 판매되었다. 그러나 이 제법 중 가장 어렵고 노동력이 많이 필요한 것은 스웨덴 정련로의 단조 생산 공정이었다.
18세기에는 벤자민 헌츠먼이 시멘테이션법을 개량하여 도가니 강(crucible steel) 제법을 확립했다. 이 제조법은 3시간 동안 가열하여 더 많은 코크스를 소비했다. 도가니 강을 만드는 경우 블리스터 강을 잘게 부수어, 20kg 정도를 작은 도가니에 넣어 녹였다. 이에 따라 고품질 도가니 강을 생산할 수 있었지만, 생산 비용은 증가했다. 베서머 법은 비슷한 품질의 철강을 만드는 데 30분 정도 밖에 걸리지 않았고, 코크스는 선철을 녹이는 첫 공정에만 필요했다. 초기 베서머 전로에서도 1톤의 철강을 7 파운드의 비용으로 제조할 수 있었지만, 판매 가격은 1톤당 40파운드 정도였다.
2. 2. 헨리 베서머의 발명과 특허
헨리 베서머 경은 크림 전쟁 발발 이후 군사 기술, 특히 대포 제조에 필요한 강철의 품질 개선에 관심을 갖게 되었다.[8] 1854년 나폴레옹 3세와의 대화에서 더 나은 포병에 필요한 강철에 대한 영감을 얻었으며, "그날 밤 빈센에서 파리까지 택시를 타고 혼자 가면서 나는 대포 제조에 사용되는 철의 품질을 개선하기 위해 무엇을 할 수 있을지 결정했다."라고 회고했다.[8] 당시 강철은 소규모 물품에만 사용되었고 대포 제조에는 너무 비쌌기 때문에, 베서머는 1855년 1월부터 대량의 강철 생산 방법을 연구하기 시작했다.[8]
베서머는 먼저 일반적인 반사로를 사용했다. 시험 중 선철 덩어리가 국자 옆으로 떨어져, 용광로의 열기를 받았다. 베서머가 그것을 국자로 되돌리려 했을 때, 선철 덩어리의 표면이 강철로 덮여 있다는 것을 깨달았다. 즉, 용광로의 열기만으로 선철 덩어리 표면이 강철로 변했던 것이다. 이 중요한 발견으로, 베서머는 용광로를 완전히 재설계하여, 용융 선철에 특수한 공기 펌프로 고압의 공기를 불어넣도록 했다. 직관적으로는, 차가운 공기를 불어넣으면 철이 식을 것 같지만, 실제로는 산소가 공급됨으로써 규소와 탄소가 산화되어 열을 발생시키고, 주변의 용융 선철까지 고온으로 유지하는 것을 알게 되었다.
1855년 10월, 베서머는 베서머 법과 관련된 첫 번째 특허를 출원했고, 1년 뒤인 1856년에 이 방법을 특허받았다.[8] 윌리엄 켈리는 1857년에 우선 특허를 받았다.[9] 켈리는 베서머의 공법 특허가 ''사이언티픽 아메리칸''에 보도되자 편지를 통해 이전에 유사한 공법을 실험했으며 베서머가 자신의 발견을 알고 있었다고 주장했다.[1] 그러나 켈리의 공법은 베서머의 공법보다 덜 발전되었고 성공적이지 못했던 것으로 보인다.[7]
베서머는 자신의 공법에 대한 특허를 4명의 철강업자에게 총 27,000파운드에 라이선스했지만, 라이선스 사용자들은 그가 약속한 강철의 품질을 생산하지 못했다.[10] 그는 기술적인 문제가 철의 불순물 때문임을 깨달았지만, 해결책을 찾지 못하고 수만 파운드를 실험에 썼다.[12] 결국 그는 특허 사용권을 32,500파운드에 다시 사들였다.[11]
이 문제는 로버트 포레스터 머셋에 의해 해결되었는데, 그는 딘 숲에서 수천 번의 실험을 통해 먼저 모든 불순물과 탄소를 태운 후, 정확한 양의 스피겔아이젠(철, 망간, 탄소의 합금)을 첨가하여 탄소와 망간을 다시 도입하는 방법을 발견했다.[13][14] 이 방법은 완제품의 품질과 가단성을 향상시켰다.[13][14] 머셋의 특허는 결국 그가 특허료를 지불할 수 없어 만료되었고 베서머가 인수했다. 베서머는 특허 로열티로 5백만 달러 이상을 벌었다.[15]
이 공법을 처음으로 라이선스한 회사는 W & J 갤러웨이의 맨체스터 회사였으며, 그들은 베서머가 1856년 첼트넘에서 발표하기 전에 그렇게 했다. 그들은 그가 라이선스 비용을 환불한 4명의 명단에 포함되지 않았다. 그러나 그들은 그 후 1858년에 베서머 등과의 파트너십에 투자할 기회를 얻기 위해 라이선스를 취소했다. 이 파트너십은 1858년부터 셰필드에서 강철을 생산하기 시작했으며, 처음에는 스웨덴에서 수입한 숯 선철을 사용했다. 이것이 최초의 상업 생산이었다.[10][16]
2. 3. 로버트 포레스터 머셋의 기여
로버트 포레스터 머셋은 베서머 법의 문제점을 해결하고 완성도를 높이는 데 결정적인 기여를 했다. 머셋은 딘의 숲에서 수천 번의 실험을 통해, 먼저 철에서 모든 불순물과 탄소를 연소시킨 후, 정확한 양의 스피겔(경철)을 투입하여 탄소와 망간을 첨가하는 방법을 고안했다.[43][44] 이 방법으로 강철의 품질과 가단성이 향상되어 고온 가공이 쉬워졌고, 활용 범위가 넓어졌다.[43][44]
2. 4. 베서머 법의 확산과 산업 혁명
알렉산더 리먼 홀리는 미국의 베서머 강철 성공에 크게 기여한 인물이다. 그의 저서 ''A Treatise on Ordnance and Armor''[18]는 당대 무기 제조 및 제강 기술에 관한 중요 저작으로 평가받는다. 홀리는 1862년 베서머의 셰필드 공장을 방문하고 미국에서 이 공법의 사용권을 얻고자 노력했다.[19] 존 F. 윈슬로, 존 어거스터스 그리월드와 협력하여 1865년 뉴욕주 트로이에 제철소를 건설, 베서머 공법을 개선하여 생산성을 크게 향상시켰다.[19]
펜실베이니아 철도는 트로이 공장의 성공에 주목하여 홀리의 두 번째 제철소 건설을 지원했다. 홀리와 그의 파트너들은 1866년부터 1877년까지 총 11개의 베서머 제철소 사용권을 획득했다.[20] 앤드루 카네기는 베서머 법의 가능성을 보고 에드거 톰슨 제철소 건설에 투자, 이는 미국이 주요 철강 생산국으로 성장하는 계기가 되었다.[20] 카네기 스틸은 베서머 공법을 통해 강철 철도 레일 가격을 획기적으로 낮추었고, 미국의 철강 생산량은 1910년까지 급증했다.[21] 윌리엄 워커 스크랜턴 또한 펜실베이니아주 스크랜턴에 제철소를 건설하여 베서머 강철 생산에 기여했다.[22]
베서머 강철은 브루클린 교 건설 과정에서 도가니 강철과의 논쟁을 겪기도 했다. 아브라함 휴잇은 베서머 강철 사용을 반대하는 서신을 쓰기도 했다.[23][24]
베서머 법은 강철 생산 비용을 획기적으로 낮추고 생산량을 증가시켰으며, 필요한 노동력을 감소시켰다. 베서머 법 도입 이전에는 강철이 매우 비싸서 산업 혁명 시대에는 주로 연철이 사용되었다. 베서머 법으로 강철과 연철의 가격이 비슷해지면서 강철은 다양한 산업 분야에 활용되기 시작했다. 저렴한 강철 덕분에 대형 교량, 철도, 마천루, 대형 선박 건조가 가능해졌다.[45] 또한, 강철 케이블, 막대, 강판 등을 사용하여 고성능 보일러, 엔진, 총포, 차량, 전차, 터빈, 발전기 등을 제작할 수 있게 되었다.[45]
3. 베서머 법의 원리와 공정
베서머 공정을 사용하면 3~5톤의 철을 강철로 변환하는 데 10~20분 정도가 걸렸다. 이는 이전에는 이 작업을 수행하는 데 최소 하루 종일 가열, 교반 및 재가열이 필요했던 것과 비교된다.[21]
필요한 강철이 형성되면 국자로 부어 몰드(mould, 주형)로 옮기고, (가벼운) 슬래그는 남겨둔다. 이 변환 과정을 "블로우(blow, 송풍)"라고 하는데, 처음에는 약 20분 정도 걸렸다. 이 시간 동안 불순물의 산화 진행은 전환로 입구에서 보이는 화염의 모습으로 판단했다. 이후에는 인간의 눈 대신 화염을 감시하는 광전 방식이 도입되어 최종 정밀도가 향상되었다. 블로우 후에는 액체 금속에 탄소를 다시 첨가하고 다른 합금 재료를 첨가한다.
베서머 전환로는 한 번에 5~30톤의 "열(heat, 배치)"(용융 금속 배치)을 처리할 수 있었다.[27] 일반적으로 쌍으로 운용되었는데, 하나는 송풍하는 동안 다른 하나는 채우거나 비웠다.
3. 1. 베서머 전로
이 제조법은 달걀 모양의 강철제 컨테이너 내측을 점토 또는 돌로마이트로 덮은 베서머 전로를 사용한다.[27] 전로의 용량은 8톤에서 30톤의 용선이 들어갈 정도로, 통상 15톤 전후이다.[27] 전로의 정점 부분은 열려있고 약간 비스듬하게 개구부가 향해있다. 철을 넣을 때도 강철을 꺼낼 때도 그 개구부를 사용한다. 바닥에는 송풍구 (tuyeres)라고 불리는 여러 개의 구멍이 뚫려있고, 그곳을 통해 전로 내에 공기를 공급한다. 전로는 트래니언 위에 설치되어 원료를 넣을 때는 회전시켜 용광로를 눕히고, 강철로의 전환을 행하고 있는 동안에는 세워두며, 녹은 강철을 마지막으로 꺼낼 때도 회전시켜 기울인다.
필요한 강철이 형성되면 국자로 부어 몰드(mould, 주형)로 옮기고, (가벼운) 슬래그는 남겨둔다. 이 변환 과정을 "블로우(blow, 송풍)"라고 하는데, 처음에는 약 20분 정도 걸렸다. 이 시간 동안 불순물의 산화 진행은 전환로 입구에서 보이는 화염의 모습으로 판단했다. 이후에는 인간의 눈 대신 화염을 감시하는 광전 방식이 도입되어 최종 정밀도가 향상되었다. 블로우 후에는 액체 금속에 탄소를 다시 첨가하고 다른 합금 재료를 첨가한다.
베세머 전환로는 한 번에 5~30톤의 "열(heat, 배치)"(용융 금속 배치)을 처리할 수 있었다.[27] 일반적으로 쌍으로 운용되었는데, 하나는 송풍하는 동안 다른 하나는 채우거나 비웠다.
3. 2. 산화 반응
산화에 의해 실리콘, 망간, 탄소 등 불순물을 산화물로 제거한다. 이러한 산화물은 가스가 되어 날아가거나 고체 슬래그를 형성한다.[28] 전로의 내의 내화성 로의 재료는 전환 작용에 있어서도 역할이 있다. 점토를 사용한 베서머 전로는 ‘산성 베서머’라고 불리며 원료에 포함된 인이 적은 경우에 사용한다. 베서머는 산성 베서머 공정에서 게니스터 사암을 사용했다. 인의 함유량이 많은 경우는 백운석을 사용한 ‘염기성 베서머’를 사용 (백운석 대신 석회암과 마그네사이트 광물을 로재로 사용할 수도 있다). 후자는 시드니 길크리스트 토마스가 발명했기 때문에 ‘길크리스트 토마스 전로’(''Gilchrist-Thomas converter'')라고도 불린다.[28] 강철에 원하는 속성을 부여하기 위하여, 변환이 끝난 용강에 경철(철, 탄소, 망간 합금) 등 다른 물질을 혼합할 수 있다.[28]
3. 3. 공정 관리
베서머 법의 공정 관리는 전환로 입구에서 보이는 화염의 모습을 통해 이루어졌다. 전환 공정, 즉 블로우(blow)는 약 20분 동안 진행되며, 이 시간 동안 불순물의 산화 진행 상황을 화염의 외형으로 판단했다.[27] 초기에는 인간의 눈으로 화염을 관찰했지만, 이후에는 광전 방식이 도입되어 정밀도를 높였다.[27]
블로우(blow) 공정 후에는 액체 금속에 탄소를 다시 첨가하거나 다른 합금 재료를 섞어 원하는 성질의 강철을 만들었다.[27] 베서머 전환로는 한 번에 5~30톤의 용융 금속 배치를 처리할 수 있었으며, 일반적으로 두 개의 전환로가 쌍으로 운용되어 효율성을 높였다.[27]
4. 베서머 법의 장점과 한계
4. 1. 장점: 대량 생산과 경제성
베서머 법은 강철 제조 비용을 톤당 40파운드에서 6~7파운드로 획기적으로 낮추어, 생산 규모와 속도를 크게 증가시켰다.[29][45] 이 공법은 강철 생산에 필요한 노동력 또한 감소시켰다.[45]
1898년 ''사이언티픽 아메리칸''은 저렴한 강철의 공급 증가가 가져온 경제적 효과에 대한 기사를 게재했다. 철도 확장이 인구 밀도가 낮았던 지역의 정착을 이끌었고, 이전에는 운송 비용이 높아 수익성이 없었던 상품 거래를 가능하게 했다고 언급했다.[29]
베서머 법 도입 이전에는 강철이 다리나 건물의 골조를 만드는 데 사용하기에는 비용이 너무 많이 들어 산업 혁명 기간 동안 연철이 사용되었다. 베서머 법 도입 후, 강철과 연철의 가격이 비슷해졌고, 일부 사용자들은 강철로 전환했다.[45] 저렴한 강철의 공급은 거대한 철교, 철도, 마천루, 대형 선박 건조를 가능하게 했다.[45] 강철 레일은 철 레일보다 10배 더 오래 지속되었고, 더 무거운 기관차가 더 긴 열차를 끌 수 있게 했다.[32] 강철 철도 차량은 더 길어졌고, 화물 대 차량 무게 비율을 증가시킬 수 있었다.[32] 또한 강철 케이블, 막대, 강판으로 보일러와 엔진등을 더욱 고성능으로 만들수 있게 되었고, 강력한 총포, 차량, 전차등도 제조할 수 있게 되었다. 산업용 강철을 통해 거대한 터빈과 발전기도 건조할 수 있게 되었다.[45]
4. 2. 한계: 질소 취성과 인 제거 문제
5. 베서머 법의 쇠퇴와 현대 제강 기술
1895년 영국에서는 베서머 법의 전성기가 끝나고 평로 방식이 우세하다는 점에 주목했다. ''아이언 앤드 콜 트레이드 리뷰''(Iron and Coal Trades Review)는 "반(半) 죽은 상태"라고 언급하며 "매년 진전을 멈췄을 뿐만 아니라 절대적으로 쇠퇴했다"고 평가했다.[33] 당시와 최근 모두, 이러한 현상의 원인은 베서머법 자체의 본질적인 문제보다는 훈련된 인력 부족과 기술 투자의 실패 때문이라는 주장이 제기되었다.[33] 예를 들어, 거대한 제철 회사인 볼코우 보언사가 미들즈브러에서 몰락한 주요 원인 중 하나는 기술 업그레이드에 실패했기 때문이다.[34] 토마스-길크리스트 공법(Thomas-Gilchrist process)은 특히 유럽 대륙에서 인(P) 함량이 높은 철광석[35]과 평로 공법으로는 모든 인을 제거할 수 없었기 때문에 더 오래 사용되었다. 1950년대와 1960년대 독일에서는 저렴한 건설용 강철의 거의 전부가 이 방법으로 생산되었다.[36] 결국 전로 제강법에 의해 대체되었다.
미국에서는 1968년에 이 방법을 사용한 상업적 강철 생산이 중단되었다. 이는 최종 화학 조성을 더 잘 제어할 수 있는 전로(린츠-도나비츠) 공법과 같은 공정으로 대체되었다. 베서머법은 열처리 시간이 매우 짧아(한 번에 10~20분) 강철의 화학 분석이나 합금 원소 조절에 할애할 시간이 거의 없었다. 베서머 컨버터는 용융 강철에서 인을 효과적으로 제거하지 못했고, 저인광석의 가격이 비싸지면서 전환 비용이 증가했다. 또한, 이 공정은 고철 투입량을 제한하여 특히 고철 가격이 저렴할 때 비용을 더욱 증가시켰다. 전기로 기술의 사용은 베서머법과 경쟁하여 그 노후화를 초래했다.
전로 제강법은 본질적으로 베서머법의 개선된 버전이다(열에 산소를 운반하는 물질을 첨가하여 과도한 탄소를 태우는 대신, 가스 상태의 산소를 불어넣어 탈탄화). 순수한 산소 블라스트가 공기 블라스트보다 유리하다는 것은 헨리 베서머(Henry Bessemer)도 알고 있었지만, 19세기 기술은 경제성을 확보하기 위해 필요한 대량의 순수 산소를 생산할 만큼 충분히 발전하지 못했다.
미국에서는 이 제법은 1968년까지 상업용 강철 생산에 사용되지 않게 되었고, LD 전로 등 최종 품질을 제어하기 쉬운 제법으로 대체되었다. 베서머 법은 매우 짧은 시간(10분에서 20분)으로 끝나기 때문에, 강철의 화학적 분석이나 성분 함유율을 조정할 시간이 별로 없다. 베서머 전로는 용선에서 인을 효율적으로 제거할 수 없었고, 그 때문에 인 함유량이 적은 철광석에 높은 가격이 매겨지게 되어 결과적으로 강철 제조 비용이 증가했다. 또한, 더해지는 스크랩의 양도 적었고, 스크랩이 저렴했던 시대에는 이 역시 상대적으로 비용을 증가시키는 요인이 되었다. 전기로가 등장하면서 베서머 법은 점차 쇠퇴해 갔다. 또한, 베서머 전로에서 불어넣는 공기의 78%는 질소이며, 질소는 전로 내의 온도를 낮추거나, 불순물로서 강철에 섞인다는 문제가 있었다. 이 때문에 현대에도 사용되고 있는 전로에서는 공기가 아닌 산소를 불어넣는 방식의 것이 대부분이다.
5. 1. 평로 제강법의 부상
1895년 영국에서는 베서머법의 전성기가 끝나고 평로 방식이 우세해졌다. ''아이언 앤드 콜 트레이드 리뷰''(Iron and Coal Trades Review)는 베서머법을 "반(半) 죽은 상태"라고 언급하며 "매년 진전을 멈췄을 뿐만 아니라 절대적으로 쇠퇴했다"고 평가했다. 이러한 현상의 원인으로는 베서머법 자체의 문제보다는 훈련된 인력 부족과 기술 투자의 실패가 지적되었다.[33] 볼코우 보언사가 미들즈브러에서 몰락한 주요 원인 중 하나는 기술 업그레이드에 실패했기 때문이다.[34]토마스-길크리스트 공법은 인(P) 함량이 높은 철광석[35]과 평로 공법으로는 모든 인을 제거할 수 없었기 때문에 유럽 대륙에서 더 오래 사용되었다. 1950년대와 1960년대 독일에서는 저렴한 건설용 강철의 거의 전부가 이 방법으로 생산되었다.[36]
미국에서는 1968년에 베서머 법을 사용한 상업적 강철 생산이 중단되었다. 베서머법은 열처리 시간이 짧아 강철의 화학 분석이나 합금 원소 조절에 할애할 시간이 거의 없었고, 용융 강철에서 인을 효과적으로 제거하지 못했다. 저인광석의 높은 가격, 고철 투입량 제한, 전기로 기술의 발전은 베서머법의 노후화를 초래했다.
전로 제강법은 베서머법의 개선된 버전으로, 헨리 베서머도 순수한 산소 블라스트가 공기 블라스트보다 유리하다는 것을 알고 있었지만, 19세기 기술로는 대량의 순수 산소를 경제적으로 생산할 수 없었다. 결국 베서머 법은 전로(린츠-도나비츠) 공법으로 대체되었다.
5. 2. 전로 제강법(LD 제강법)의 등장
1895년 영국에서는 베서머법의 전성기가 끝나고 평로 방식이 우세해졌다. ''아이언 앤드 콜 트레이드 리뷰''는 베서머법을 "반(半) 죽은 상태"라고 평가하며, 기술 투자의 실패를 그 원인으로 지적했다.[33] 볼코우 보언사의 몰락도 기술 업그레이드 실패가 주요 원인 중 하나였다.[34] 토마스-길크리스트 공법은 유럽 대륙에서 인(P) 함량이 높은 철광석[35] 처리에 유리하여 더 오래 사용되었으나, 결국 전로 제강법에 의해 대체되었다.[36]미국에서는 1968년에 베서머법을 사용한 상업적 강철 생산이 중단되었다. 이는 최종 화학 조성을 더 잘 제어할 수 있는 전로(린츠-도나비츠) 공법으로 대체되었기 때문이다. 베서머법은 열처리 시간이 짧아 강철의 화학 분석이나 합금 원소 조절에 어려움이 있었고, 용융 강철에서 인을 효과적으로 제거하지 못했다. 또한, 고철 투입량이 제한되어 비용이 증가하는 문제가 있었다. 전기로 기술의 등장은 베서머법의 노후화를 가속화했다.
전로 제강법은 베서머법의 개선된 버전으로, 가스 상태의 산소를 불어넣어 탈탄화(脫炭化)를 일으킨다. 헨리 베서머는 순수 산소 블라스트가 공기 블라스트보다 유리하다는 것을 알고 있었지만, 19세기 기술로는 대량의 순수 산소를 경제적으로 생산하기 어려웠다. 현대의 전로는 공기 대신 산소를 불어넣는 방식으로, 베서머 전로에서 불어넣는 공기의 78%를 차지하는 질소가 강철에 불순물로 섞이는 문제를 해결했다.
5. 3. 전기로 제강법
미국에서 베서머 법은 1968년까지 상업용 강철 생산에 사용되었으나, LD 전로 등 최종 품질을 제어하기 쉬운 제법으로 대체되었다. 베서머 법은 매우 짧은 시간(10분에서 20분) 안에 끝나기 때문에 강철의 화학적 분석이나 성분 함유율을 조정할 시간이 부족했다. 또한 베서머 전로는 용선에서 인을 효율적으로 제거할 수 없어, 인 함유량이 적은 철광석에 높은 가격이 매겨져 강철 제조 비용이 증가했다. 스크랩의 양도 적어, 스크랩이 저렴했던 시대에는 이 역시 상대적으로 비용을 증가시키는 요인이었다. 전기로의 등장은 베서머 법의 쇠퇴를 가속화했다. 베서머 전로에서 불어넣는 공기의 78%는 질소인데, 질소는 전로 내의 온도를 낮추거나 불순물로서 강철에 섞이는 문제가 있었다. 이러한 이유로 현대에는 공기 대신 산소를 불어넣는 방식의 전로가 대부분이다.6. 한국 제철 산업과 베서머 법
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